什麼是堆和棧

一、預備知識—程式的記憶體分配

乙個由c/c++編譯的程式占用的記憶體分為以下幾個部分

1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放，存放函式的引數值，區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。

2、堆區（heap） — 一般由程式設計師分配釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時可能由os** 。注意它與資料結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鍊錶，呵呵。

3、全域性區（靜態區）（static）—，全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域，未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。 - 程式結束後有系統釋放

4、文字常量區 —常量字串就是放在這裡的。程式結束後由系統釋放

5、程式**區—存放函式體的二進位制**。

例子程式

這是乙個前輩寫的，非常詳細

//main.cpp

int a = 0; 全域性初始化區

char *p1; 全域性未初始化區

main()

int b; 棧

char s = "abc"; 棧

char *p2; 棧

char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區，p3在棧上。

static int c =0；全域性（靜態）初始化區

p1 = (char *)malloc(10);

p2 = (char *)malloc(20);

分配得來得10和20位元組的區域就在堆區。

strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成乙個地方。

二、堆和棧的理論知識

2.1申請方式

stack:

由系統自動分配。例如，宣告在函式中乙個區域性變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間

heap:

需要程式設計師自己申請，並指明大小，在c中malloc函式

如p1 = (char *)malloc(10);

在c++中用new運算子

如p2 = (char *)malloc(10);

但是注意p1、p2本身是在棧中的。

2.2 申請後系統的響應

棧：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢位。

會遍歷該鍊錶，尋找第乙個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點鍊錶中刪除，並將該結點的空間分配給程式，另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次分配的大小，這樣，**中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鍊錶中。

2.3申請大小的限制

棧：在windows下,棧是向低位址擴充套件的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在windows下，棧的大小是2m（也有的說是1m，總之是乙個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。

堆：堆是向高位址擴充套件的資料結構，是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用鍊錶來儲存的空閒記憶體位址的，自然是不連續的，而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

2.4申請效率的比較：

棧由系統自動分配，速度較快。但程式設計師是無法控制的。

堆是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便.

另外，在windows下，最好的方式是用virtualalloc分配記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在程序的位址空間中保留一快記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。

2.5 堆和棧中的儲存內容

棧：在函式呼叫時，第乙個進棧的是主函式中後的下一條指令（函式呼叫語句的下一條可執行語句）的位址，然後是函式的各個引數，在大多數的c編譯器中，引數是由右往左入棧的，然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。

堆：一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式設計師安排。

2.6 訪問效率的比較

char s1 = "aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";

aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的；

而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；

但是，在以後的訪問中，在棧上的陣列比指標所指向的字串(例如堆)快。

比如：

#include

void main()

char a = 1;

char c = "1234567890";

char *p ="1234567890";

a = c[1];

a = p[1];

return;

對應的彙編**

10: a = c[1];

00401067 8a 4d f1 mov cl,byte ptr [ebp-0fh]

0040106a 88 4d fc mov byte ptr [ebp-4],cl

11: a = p[1];

0040106d 8b 55 ec mov edx,dword ptr [ebp-14h]

00401070 8a 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]

00401073 88 45 fc mov byte ptr [ebp-4],al

第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器cl中，而第二種則要先把指標值讀到edx中，在根據edx讀取字元，顯然慢了。

2.7 小結：

堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：

使用棧就象我們去飯館裡吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。

使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。

只有乙個小問題，c++標準中並沒有區分靜態儲存區和字面常量區。

因為這兩個區的區別僅僅是後者多了乙個唯讀保護而已，但是該功能是依賴於os或者硬體的，例如16位應用程式和非32為作業系統不能提供可靠的唯讀保護，甚至根本不可行。

這就是為什麼在dos程式中可以令人驚訝的修改常量區的內容而不引發保護錯誤。

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什麼是堆？什麼是棧？

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